Es sollten die Wirkungen von extrem niederfrequenten Magnetfeldern auf das räumliche Gedächtnis und Lernen von Mäusen sowie die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen untersucht werden.
In vorherigen Studien zeigten die Autoren, dass Mäuse, die bei extrem niederfrequenten Magnetfeldern exponiert wurden, eine erhöhte Neurogenese im Hippocampus zeigten (z.B. Podda et al., 2014). Ein besseres Verständnis des Phänomens könnte helfen, neue therapeutische Optionen in der Behandlung von neurologischen Erkrankungen zu finden.
Für ein in vivo-Experiment wurden die Mäuse (n=38) zufällig auf eine Expositions- und eine Schein-Expositions-Gruppe aufgeteilt. Mehrere Untersuchungen wurden durchgeführt:
1.) Für die immunhistochemischen Untersuchungen erhielten 7 Mäuse jeder Gruppe täglich vor der Exposition (12 Tage) eine Injektion mit 100 mg Bromdesoxyuridin pro kg Körpergewicht. Die Mäuse wurden 1 Tag (n=4) oder 40 Tage (n=3) nach der letzten Exposition/Schein-Exposition getötet und das Gehirn für Untersuchungen entnommen.
2.) 30 Tage nach der letzten Exposition (n=16)/Schein-Exposition (n=14) wurde das Morris-Wasserlabyrinth durchgeführt.
3.) 36 Tage nach der letzten Exposition/Schein-Exposition wurde ein Gedächtnis-Test durchgeführt (je n=8).
Für das in vitro-Experiment wurden neurale Stammzellen in einem Inkubator kultiviert und währenddessen exponiert oder schein-exponiert. Teilweise wurde der Calciumkanal-Blocker Nifedipin hinzugegeben. Verschiedene Untersuchungen wurden gemacht:
1.) Für die Untersuchung der Zellproliferation und die immunhistochemischen Analysen wurden die Zellen in Proliferations-Medium kultiviert und für 6 oder 24 Stunden exponiert oder schein-exponiert.
2.) Die Zellen wurden für 10 Tage in Differenzierungs-Medium exponiert/schein-exponiert. Die Genexpression wurde während der ersten beiden Tage (nach 0, 6, 12, 24 und 48 Stunden) und die Proteinexpression am ersten Tag sowie vom 6. bis zum 10. Tag untersucht.
| Exposition | Parameter |
|---|---|
|
Exposition 1:
50 Hz
Expositionsdauer:
3,5 Stunden pro Tag für 12 Tage
|
|
|
Exposition 2:
50 Hz
Expositionsdauer:
6, 12 oder 24 Stunden pro Tag für bis zu 10 Tage
|
|
| Frequenz | 50 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Signalform |
|
| Expositionsdauer | 3,5 Stunden pro Tag für 12 Tage |
| Zusatzinfo | in vivo |
| Expositionsquelle | |
|---|---|
| Kammer | 3 to 4 animals in a plastic cage (33 Π15 Π13 cm) which was put in the solenoid |
| Aufbau | solenoid was made of copper wire wrapped around a Plexiglas cylinder (diameter 20 cm; length 42 cm) with open extremities in which the cage was positioned; geometry of the system assured field uniformity within the entire length of the cage |
| Schein-Exposition | Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt. |
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| magnetische Flussdichte | 1 mT | - | - | - | - |
| Frequenz | 50 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Signalform |
|
| Expositionsdauer | 6, 12 oder 24 Stunden pro Tag für bis zu 10 Tage |
| Zusatzinfo | in vitro |
| Expositionsquelle |
|
|---|---|
| Aufbau | solenoid was placed inside an CO2 incubator |
| Schein-Exposition | Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt. |
| Zusatzinfo | control cell cultures were put in another incubator; maximum temperature increase due to exposure was 0.4°C ± 0.1°C |
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| magnetische Flussdichte | 1 mT | - | - | - | - |
Im in vivo-Experiment zeigten die exponierten Mäuse im Vergleich zu den Schein-exponierten signifikant verbesserte Gedächtnis- und Lern-Fähigkeiten. Außerdem ergab die immunhistochemische Untersuchung, dass die Zellproliferation und die Zelldifferenzierung bei den exponierten Mäusen verglichen mit den Schein-exponierten signifikant erhöht waren.
Auch im in vitro-Experiment waren in exponierten Zellkulturen verglichen mit schein-exponierten die Zellproliferation und die Zelldifferenzierung signifikant erhöht. Außerdem führte die Exposition teilweise zu signifikanten Veränderungen der Genexpression von Hes1 (erhöht nach 0 und 24 Stunden, erniedrigt nach 6 und 12 Stunden), NeuroD1 (erhöht nach 24 Stunden), Neurogenin1 (erhöht nach 24 und 48 Stunden) und Mash1 (erhöht nach 0 und 6 Stunden, erniedrigt nach 12 und 48 Stunden). Weiterhin waren in exponierten Zellkulturen im Vergleich zu schein-exponierten Zellkulturen die Acetylierung von Histon und die Proteinexpression von phosphoryliertem CREB signifikant erhöht. Eine Zugabe von Nifedipin verhinderte diese Expositions-bedingten Wirkungen.
Die Autoren schlussfolgern, dass extrem niederfrequente Magnetfelder die Neurogenese im Hippocampus erhöhen und die Lern- und Gedächtnis-Fähigkeiten von Mäusen verbessern können.
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